電気機器収納ケースの結露防止装置
【課題】電気機器の収納ケース５０内の結露により、水分が重要保安部位（制御基板５６、高電圧配線５７）へ付着するのを防止する。
【解決手段】収納ケース５０内に、電気エネルギーの供給を受けて両面に温度差を発生させることができる熱電素子７１を設ける。また、この熱電素子７１の低温側の面に金属プレートを介して吸水部材７３を配置する。そして、通電方向により、熱電素子７１の吸水部材７３側の面を低温側にするか高温側にするかを切換え可能とし、結露が発生しやすい条件にて熱電素子７１の吸水部材７３側の面を低温側にし、結露が発生しにくい条件にて熱電素子７１の吸水部材７３側の面を高温側にするように制御する。
【解決手段】収納ケース５０内に、電気エネルギーの供給を受けて両面に温度差を発生させることができる熱電素子７１を設ける。また、この熱電素子７１の低温側の面に金属プレートを介して吸水部材７３を配置する。そして、通電方向により、熱電素子７１の吸水部材７３側の面を低温側にするか高温側にするかを切換え可能とし、結露が発生しやすい条件にて熱電素子７１の吸水部材７３側の面を低温側にし、結露が発生しにくい条件にて熱電素子７１の吸水部材７３側の面を高温側にするように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器の収納ケース内での結露を防止する装置、特に結露による重要保安部位への水分の付着を防止する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、電気機器収納ケースの除湿に関するもので、湿度センサによりケース内の湿度の上昇を検知すると、ケース内の空気をケース外に設けた吸着剤に循環させて、吸着剤に水分を吸着させることにより除湿し、吸着剤が飽和すると、再生用ヒータにより吸着剤を加熱して、水分を脱離させ、循環経路外へ排出するようにしている。
【特許文献１】特開昭５７−０９６５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
車両用電気機器、例えばハイブリッド自動車においてバッテリとモータジェネレータとの間に設けられて、バッテリからの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータに供給するパワーコントロールユニットの収納ケース内で、結露が発生した場合、具体的には、外部雰囲気（温度や湿度）の変化により、電気回路系の構成部品上で結露したり、サービスカバーなど、熱容量の小さいカバー類に結露した場合、走行中の振動などで、水滴が制御基板や高電圧配線に付着することにより、絶縁低下による動作不良の原因となる。
【０００４】
これに対し、特許文献１のような除湿技術では、ケース外に装置を設けて、循環経路を構築する必要があり、大がかりとなる故、車載等に適さない。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑み、コンパクトな構成で、電気機器の収納ケース内での結露をコントロールして、制御回路部や高電圧部など重要保安部位への水滴の付着を防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明では、電気機器の収納ケース内に、電気エネルギーの供給を受けて両面に温度差を発生させて一方の面を低温にすることができる熱電素子と、この熱電素子の前記一方の面にて結露した水分を吸収する吸水部材とを設ける構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱電素子は、電気エネルギーを与えることで、その一方の面を低温側にし、他方の面を高温側にすることができる。従って、収納ケース内の空気中の水分を低温側の面で積極的に結露させ、結露した水分を吸水部材に吸収させて保持することにより、重要保安部位への水分の付着を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動車の車両駆動装置の断面図、図２はその模式図である。主に図２で説明する。
【００１０】
この車両駆動装置は、同一軸線上に、エンジンＥＮＧと、電動機と発電機とを兼ね、主に発電機として動作するモータジェネレータＭＧ１と、主に電動機として動作するモータジェネレータＭＧ２とを備えている。
【００１１】
エンジンＥＮＧは、内燃機関であり、その出力軸１はトーションダンパ２を経て出力軸３となり、モータジェネレータＭＧ１の中空の回転軸４内を通って、延在している。
【００１２】
モータジェネレータＭＧ１は、回転軸４に取付けられ複数の永久磁石が埋め込まれた内側のロータ５と、三相コイルを巻回してなる外側のステータ６とからなり、電動機と発電機とを兼ねるが、主として発電機として動作する（ロータ５の回転によりステータ６側のコイルに電流を発生させる）。
【００１３】
モータジェネレータＭＧ２は、回転軸７に取付けられ複数の永久磁石が埋め込まれた内側のロータ８と、三相コイルを巻回してなる外側のステータ９とからなり、電動機と発電機とを兼ねるが、主として電動機として動作する（ステータ９側のコイルに供給する電流による磁界でロータ８を回転させる）。
【００１４】
また、モータジェネレータＭＧ１とＭＧ２との間に、動力分配機構ＰＳＤと、減速機構ＲＤとを備えている。
【００１５】
動力分配機構ＰＳＤは、内側のサンギア１０と、外側のリングギア１１と、これらの中間のピニオンギア１２と、ピニオンギア１２を支持するプラネタリーキャリア１３とから構成される遊星歯車機構であり、サンギア１０の軸、リングギア１１の軸、キャリア１３の軸が動力の入出力軸となり、これら３軸のうち、いずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、これらに基づいて残りの１軸に入出力される動力が決定される。
【００１６】
そして、エンジンＥＮＧの出力軸１（３）が動力分配機構ＰＳＤのキャリア１３に接続され、モータジェネレータＭＧ１の回転軸４が動力分配機構ＰＳＤのサンギア１０に接続されている。また、モータジェネレータＭＧ２の回転軸７が減速機構ＲＤを介して動力分配機構ＰＳＤのリングギア１１に接続されている。そして、このリングギア１１から動力が取出される。
【００１７】
減速機構ＲＤは、内側のサンギア１４と、外側のリングギア１５と、これらの中間のピニオンギア１６と、ピニオンギア１６を支持するプラネタリーキャリア１７とから構成される遊星歯車機構であり、キャリア１７は固定されている。従って、サンギア１４の回転を減速してリングギア１５へ伝達するものである。
【００１８】
そして、モータジェネレータＭＧ２の回転軸７が減速機構ＲＤのサンギア１４に接続されている。その一方、減速機構ＲＤのリングギア１５と動力分配機構ＰＳＤのリングギア１１は、同一のリングギアケース１８の内周に形成されていて、一体に回転するようになっている。
【００１９】
そして、動力分配機構ＰＳＤ（及び減速機構ＲＤ）のリングギアケース１８の外周に動力取出し用のカウンタードライブギア１９が設けられ、このカウンタードライブギア１９によりカウンタードリブンギア２０を介して、中間軸２１を駆動する。
【００２０】
中間軸２１にはファイナルドライブギア２２が設けられ、このファイナルドライブギア２２によりファイナルドリブンギア２３を介して、駆動輪の車軸に設けられたデファレンシャル装置ＤＥＦを駆動する。
【００２１】
次にモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２への電力供給系について図３及び図４により説明する。図３は概略図、図４は回路図である。
【００２２】
電力供給系は、ニッケル水素又はリチウムイオン等の二次電池からなるバッテリ３０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ」という）３１とから構成される。ＰＣＵ３１は、バッテリ３０から供給される直流電圧を昇圧する昇圧コンバータ３２と、昇圧コンバータ３２からの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に供給するインバータ３３、３４とから構成される。
【００２３】
尚、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２が発電機として動作するときは、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２からの交流電圧がインバータ３３、３４にて直流電圧に変換され、昇圧コンバータ３２にて逆に降圧された後、バッテリ３０に充電される。
【００２４】
昇圧コンバータ３２は、図４に示すように、コンデンサ３５と、リアクトル３６と、昇圧用ＩＰＭ（Intelligent Power Module）３７とを含んで構成される。また、昇圧用ＩＰＭ３７は、パワースイッチング素子として用いた絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）Ｑ１、Ｑ２と、ダイオードＤ１、Ｄ２とを含んで構成される。
【００２５】
コンデンサ３５は、バッテリ３０の電源ラインと接地ラインとの間に接続され、バッテリ３０から供給される直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をリアクトル３６へ供給（あるいは逆にリアクトル３６からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をバッテリ３０に充電）する。
【００２６】
リアクトル３６は、その一端がコンデンサ３５の電源ラインに接続され、他端がＩＧＢＴ・Ｑ１とＩＧＢＴ・Ｑ２との中間点（ＩＧＢＴ・Ｑ１のエミッタとＩＧＢＴ・Ｑ２のコレクタとの間）に接続される。
【００２７】
ＩＧＢＴ・Ｑ１とＩＧＢＴ・Ｑ２は直列に接続されて、ＩＧＢＴ・Ｑ１のコレクタが後段のインバータ３３、３４（コンデンサ３８）の電源ラインに接続され、ＩＧＢＴ・Ｑ２のエミッタが接地ラインに接続される。
【００２８】
また、各ＩＧＢＴ・Ｑ１、Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１、Ｄ２が接続される。
【００２９】
ここで、接地側のＩＧＢＴ・Ｑ２がＯＮとなるとバッテリ３０（コンデンサ３５）の電圧がリアクトル３６に充電され、その結果、リアクトル３６内の電圧が上昇する。リアクトル３６内の電圧が上昇すると接地側のＩＧＢＴ・Ｑ２をＯＦＦとし、このときＩＧＢＴ・Ｑ２に逆起電力が発生する。すると、発生した逆起電力に引き起こされ、リアクトル３６に充電されている電力が電源側のダイオードＤ１を経てインバータ３３、３４側（コンデンサ３８側）に流れる。これにより、接地側のＩＧＢＴ・Ｑ２がＯＮされた期間に応じて、バッテリ３０（コンデンサ３５）から供給される直流電圧を昇圧し、インバータ３３、３４（コンデンサ３８）へ供給する。
【００３０】
インバータ３３は、図４に示すように、コンデンサ３８と、インバータ用ＩＰＭ３９とを含んで構成される。また、インバータ用ＩＰＭ３９は、パワースイッチング素子として用いた絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）Ｑ３〜Ｑ８と、ダイオードＤ３〜Ｄ８とを含んで構成される。
【００３１】
コンデンサ３８は、昇圧コンバータ３２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電流をインバータ用ＩＰＭ３９へ供給（あるいは逆にインバータ用ＩＰＭ３９からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ３２へ供給）する。
【００３２】
インバータ用ＩＰＭ３９は、コンデンサ３８からの直流電圧をＰＷＭ制御（擬似的に正弦波を得るために一定周期でパルス幅を変調した電圧を発生させる制御）により交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１に供給（あるいは逆にモータジェネレータＭＧ１からの交流電圧を直流電圧に変換してコンデンサ３８に供給）するもので、コンデンサ３８の電源ラインと接地ラインとの間に、並列に、Ｕ相アームと、Ｖ相アームと、Ｗ相アームとを備える。
【００３３】
Ｕ相アームは、コンデンサ３８の電源ラインと接地ラインとの間に直列に、２つのＩＧＢＴ・Ｑ３、Ｑ４を備え、各ＩＧＢＴ・Ｑ３、Ｑ４にダイオードＤ３、Ｄ４がそれぞれ逆並列に接続される。
【００３４】
Ｖ相アームも、コンデンサ３８の電源ラインと接地ラインとの間に直列に、２つのＩＧＢＴ・Ｑ５、Ｑ６を備え、各ＩＧＢＴ・Ｑ５、Ｑ６にダイオードＤ５、Ｄ６がそれぞれ逆並列に接続される。
【００３５】
Ｗ相アームも、コンデンサ３９の電源ラインと接地ラインとの間に直列に、２つのＩＧＢＴ・Ｑ７、Ｑ８を備え、各ＩＧＢＴ・Ｑ７、Ｑ８にダイオードＤ７、Ｄ８がそれぞれ逆並列に接続される。
【００３６】
Ｕ、Ｖ、Ｗ各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ１の各一端においてスター結線されたＵ、Ｖ、Ｗ各相コイルの他端に接続される。すなわち、ＩＧＢＴ・Ｑ３、Ｑ４の中間点がＵ相コイルに接続され、ＩＧＢＴ・Ｑ５、Ｑ６の中間点がＶ相コイルに接続され、ＩＧＢＴ・Ｑ７、Ｑ８の中間点がＷ相コイルに接続される。
【００３７】
従って、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相への正弦波電圧に合わせて、各相アームの電源側のＩＧＢＴのＯＮ期間と接地側のＩＧＢＴのＯＮ期間との比率を制御することにより、擬似的な交流電圧を得て、モータジェネレータＭＧ１を駆動することができる。
【００３８】
ここで、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値に応じたトルクを発生するように駆動される。また、車両の回生制動時は、モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電圧をＰＷＭ制御により直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ３８を介して昇圧コンバータ３２へ供給して降圧させ、コンデンサ３５を介してバッテリ３０に充電する。
【００３９】
インバータ３４は、図４に示すように、インバータ３３と共用のコンデンサ３８と、インバータ用ＩＰＭ４０とを含んで構成される。また、インバータ用ＩＰＭ４０は、インバータ用ＩＰＭ３９と同様に、パワースイッチング素子として用いた６個の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）と、各ＩＧＢＴに逆並列に接続されるダイオードとを含んで構成される。
【００４０】
従って、ＭＧ２用インバータ３４は、ＭＧ１用インバータ３３と同様にして、モータジェネレータＭＧ２を駆動することができる。
【００４１】
次にＰＣＵ３１のケースについて説明する。
【００４２】
ＰＣＵ３１は、既に述べたように、昇圧コンバータ３２と、インバータ３３、３４とを備え、より詳しくは、コンデンサ３５、リアクトル３６、昇圧用ＩＰＭ３７、コンデンサ３８、インバータ用ＩＰＭ３９、４０を備える。ここで、昇圧コンバータ３２のコンデンサ３５とインバータ３３、３４のコンデンサ３８はユニットとして扱う。
【００４３】
従って、ＰＣＵ３１のケース内には、リアクトル３６、昇圧用ＩＰＭ３７、インバータ用ＩＰＭ３９、４０、コンデンサユニット３５、３８、その他、が収納される。
【００４４】
図５にＰＣＵの収納ケース５０の断面図を示す。ここでは、収納部品として、インバータ用ＩＰＭ３９、４０とコンデンサユニット３５、３８のみを示している。
【００４５】
ＰＣＵの収納ケース５０は、上面開放の上ケース５１と、上ケース５１の開放部を覆う上蓋５２と、下面開放の下ケース５３と、下ケース５３の開放部を覆う下蓋（図示せず）とから構成されている。また、上蓋５２の一部は、着脱可能なサービスカバー５４となっている。
【００４６】
本例では、上ケース５１内の底部にインバータ用ＩＰＭ３９、４０を収納し、上蓋５２側にコンデンサユニット３５、３８を収納している。
【００４７】
また、インバータ用ＩＰＭ３９、４０のブロック上面に取付座５５を設け、この取付座５５を介して、制御基板５６を固定している。この制御基板５６は、インバータ用ＩＰＭ３９、４０中のパワースイッチング素子であるＩＧＢＴ・Ｑ３〜Ｑ８のＯＮ・ＯＦＦを制御する制御回路を形成するものである。
【００４８】
また、上ケース５１内から外部へは高電圧配線（パワーケーブル）５７が引出される。
【００４９】
また、上ケース５１の側壁に呼吸穴５８を設け、ここにゴアテックス（商標名）などの防水透湿性部材５９を装着している。
【００５０】
また、下ケース５３内には、エアコン用ＤＣ／ＤＣコンバータ６０と、エアコン用インバータ６１とを収納している。
【００５１】
また、上ケース５１と下ケース５３とは、上ケース５１の下面フランジ部と下ケース５３の上面フランジ部とで接合されるが、上ケース５１の下面には多数の冷却フィン６２が突出形成され、下ケース５３の上面には前記冷却フィン６２を受け入れる凹部６３が形成されている。そして、この凹部６３と冷却フィン６２との間に冷却水を流通させるための冷却水通路６４が形成されている。
【００５２】
ところで、ＰＣＵ（昇圧コンバータ及びインバータ）の収納ケース５０内で、結露が発生した場合、具体的には、外部雰囲気（温度や湿度）の変化により、電気回路系の構成部品上で結露したり、サービスカバーなど、熱容量の小さいカバー類に結露した場合、走行中の振動などで、水滴が制御基板や高電圧配線に付着することにより、絶縁低下による動作不良の原因となる。
【００５３】
尚、ＰＣＵの収納ケース５０は基本的には密閉構造であるが、呼吸穴５８により湿度の出入りがある。従って、外部雰囲気（温度、湿度）が変化した場合、ケース内部の構成部品の温度差により結露部位が発生する場合がある。
【００５４】
そこで、本実施形態では、ＰＣＵの収納ケース５０内で結露を生じた場合でも、制御回路部や高電圧部など重要保安部位への水滴の付着を防止できるようにする。
【００５５】
このため、収納ケース５０内に、電気エネルギーの供給を受けて両面に温度差を発生させて一方の面を低温にすることができる熱電素子７１と、この熱電素子７１の前記一方の面にこれを覆うように取付けられる吸水部材７３とを設ける。
【００５６】
具体的には、図５に示すように、ケース５０（上ケース５１）の内壁部に、熱電素子７１と吸水部材７３とを配置する。また、この部位の詳細構造を図６に示している。
【００５７】
熱電素子７１は、電気エネルギーを与えることにより（通電により）、その両面に温度差を発生させることができ（ペルチェ効果）、また、通電方向により、低温側の面と高温側の面を入れ替えることができる。
【００５８】
そして、この熱電素子７１の一方の面に、高熱伝導率の板状部材として、熱伝導率が大きい金属プレート７２を接合し、この金属プレート７２に吸水部材（吸水シート）７３を貼り付けている。尚、金属プレート７２は熱電素子７１より大きくしている。吸水部材７３としては、ポリスチレン発泡体等からなる吸水シートを用いることができる。
【００５９】
また、熱電素子７１の他方の面に、低熱伝導率の板状部材として、ケース５０（アルミ製）より熱伝導率が小さい樹脂プレート７４を接合し、この樹脂プレート７４をケース５０（上ケース５１）の内壁に貼り付けている。
【００６０】
そして、ケース５０の内部もしくは外部に熱電素子７１への通電を制御する通電制御回路７５を設けている。
【００６１】
通電制御回路７５は、熱電素子７１に通電することにより熱電素子７１の一方の面を低温側にし、他方の面を高温側にすることができ、また、通電方向を切換えることにより、前記一方の面を高温側にし、前記他方の面を低温側にすること（すなわち低温側と高温側とを入れ替えること）ができる。
【００６２】
図７は、通電制御回路７５による熱電素子７１への通電制御のフローチャートである。
【００６３】
Ｓ１では、結露しやすい条件である低温始動時（運転開始時）か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ２へ進む。
【００６４】
Ｓ２では、熱電素子７１への通電を開始し、熱電素子７１の吸水部材７３側の面を低温側とする低温モードになるように、熱電素子７１への通電を制御する。
【００６５】
次に、Ｓ３では、結露しにくい条件である暖機後か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ４へ進む。
【００６６】
Ｓ４では、熱電素子７１の吸水部材７３側の面を高温側とする高温モードになるように、熱電素子７１への通電を制御する。言い換えれば、通電方向をＳ２での通電方向と反対方向にする。
【００６７】
次に、Ｓ５では、高温モードで所定時間経過したか否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ６へ進み、熱電素子７１への通電を終了する（ＯＦＦ）。
【００６８】
次に作用を説明する。
【００６９】
図８に示すように、ケース内に結露が発生しやすい条件である低温始動時に、熱電素子７１に通電して、吸水部材７３側の面を低温側にする。これにより、局部的な低温部を作り出して、金属プレート７２上で積極的に結露させ、結露した水分を金属プレート７２を覆うように装着されている吸水部材７３に吸着保持する。これにより、制御基板５６や高電圧配線５７への水分の付着を防止できる。
【００７０】
その一方、始動後にＰＣＵ（インバータ）各部の温度が上昇して、結露の発生しにくい条件になると（ＰＣＵ各部が露点温度を超えたタイミングで）、一定期間、熱電素子７１に逆方向に通電して、吸水部材７３側の面を高温側にする。これにより、吸水部材７３から水分を蒸散させることにより、吸水部材７３の機能を回復させる。尚、このときは、ケース内の湿度が上昇するが、ケース内の温度上昇による内圧の上昇で、一部が呼吸穴５８から排出されるので、湿度の上昇は抑制される。
【００７１】
また、図７のフローチャート及び図８のタイムチャートでは省略したが、運転停止時に、熱電素子７１に通電して、吸水部材７３側の面を低温側にし、これにより、局部的な低温部を作り出して、積極的に結露させ、結露した水分を吸水部材７３に吸着保持しておくようにしてもよい。
【００７２】
以上のように、熱電素子７１と吸水部材７３とを用いて、予めＰＣＵ（インバータ及び昇圧コンバータ）の収納ケース５０内の水分を捕捉することで、運転開始直後や運転停止直後の外部雰囲気との温度差で生じる結露の発生を防止することができる。結露を防止することで制御基板や高電圧系の水分付着による動作不良を防止できる。従って、ＰＣＵ（インバータ及び昇圧コンバータ）の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００７３】
また、吸水部材７３に捕捉された水分はＰＣＵ（インバータ）各部温度が上昇した段階で能動的に蒸散できるため、走行時の振動などにより水分が重要保安部位に飛散することを防止できる。
【００７４】
本実施形態によれば、電気機器の収納ケース５０（５１）内に、電気エネルギーの供給を受けて両面に温度差を発生させて一方の面を低温にすることができる熱電素子７１と、この熱電素子７１の前記一方の面にて結露した水分を吸収する吸水部材７３と、を設けることにより、収納ケース５０（５１）内の空気中の水分を熱電素子７１の前記一方の面（低温側の面）で積極的に結露させ、結露させた水分を吸水部材７３に吸収して保持し、重要保安部位への付着を確実に防止することができる。
【００７５】
また、本実施形態によれば、吸水部材７３は、熱電素子７１の前記一方の面にこれを覆うように取付けられることにより、結露させた水分を逃がすことなく確実に吸収して保持することができる。
【００７６】
また、本実施形態によれば、吸水部材７３は、熱電素子７１の一方の面に、高熱伝導率の部材（金属プレート７３）を介して、接する構成とすることにより、この部材にて結露させることができるので、熱電素子７１の保護、結露面（吸水面）の拡大、吸水部材７３の貼り付けの容易化等の効果が得られる。
【００７７】
また、本実施形態によれば、低温始動時等の結露が発生しやすい条件にて、熱電素子７１の前記一方の面（吸水部材７３側の面）を低温側にするように熱電素子７１に通電する通電制御回路７５を備えることにより、必要なときに限って熱電素子７１を作動させて、結露を防止することができる。
【００７８】
また、本実施形態によれば、通電制御回路７５は、通電方向により、熱電素子７１の前記一方の面（吸水部材７３側の面）を低温側にするか高温側にするかを切換え可能であり、低温始動時等の結露が発生しやすい条件にて熱電素子７１の前記一方の面（吸水部材７３側の面）を低温側にし、暖機後等の結露が発生しにくい条件にて熱電素子７１の前記一方の面（吸水部材７３側の面）を高温側にするように制御することにより、結露の発生しやすい条件にて吸水部材７３に吸収した水分を、結露の発生しにくい条件にて蒸散させて、吸水部材７３の機能を回復し、結露の発生しやすい条件に備えることができる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、熱電素子７１は、前記ケース５０（５１）の内壁に、前記一方の面（吸水部材７３側の面）をケース内に向けて配置されることにより、重要保安部位である制御基板５６や高電圧配線５７から離れた位置でケース内の水分の回収を行うことができる。
【００８０】
また、本実施形態によれば、熱電素子７１の他方の面（吸水部材７３側と反対側の面）は、低熱伝導率の部材（樹脂プレート７４）を介して、前記ケース５０（５１）の内壁に接する構成とすることにより、前記ケース５０（５１）の温度に影響されることなく、熱電素子７１を作動させることができ、また、熱電素子７１の他方の面が低温側に制御された場合でも、その面が露出しないようにしているので、他方の面への結露を防止できる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、収納ケース５０は、防水透湿性（５９）を有する呼吸穴（５８）を備えているので、ケース内外の温度差によるケースの膨張・収縮を生じることがなく、温度変化に対し強固な構造をとる必要がなくなる。この反面、湿度変化による結露が問題となるが、これを本結露防止装置により解消できる。
【００８２】
次に本発明の他の実施形態を図９及び図１０により説明する。
【００８３】
図９はＰＣＵの収納ケース５０の断面図である。
【００８４】
本実施形態では、制御基板５６上に、熱電素子７１と吸水部材７３とを配置する。また、この部位の詳細構造を図１０に示している。
【００８５】
熱電素子７１の一方の面（上面）に熱伝導率が大きい金属プレート７２を接合し、この金属プレート７２に吸水部材（吸水シート）７３を貼り付けている。
【００８６】
そして、熱電素子７１の他方の面（下面）を制御基板５６の上に直接貼り付けている。
【００８７】
ここで、制御基板５６は、インバータ用ＩＰＭ３９、４０中のパワースイッチング素子（ＩＧＢＴ）のＯＮ・ＯＦＦを制御する制御回路を形成するものであり、熱電素子７１は、制御基板５６上で、制御回路形成部位から離れた位置（制御回路非形成部位）に配置して実装する。
【００８８】
従って、熱電素子７１への通電を制御する通電制御回路７５は、制御基板５６内に形成される。通電制御回路７５による通電制御は前述の実施形態での制御（図７、図８）と同じでよい。
【００８９】
従って、ケース内に結露が発生しやすい条件である低温始動時に、熱電素子７１に通電して、吸水部材７３側の面を低温側にする。これにより、局部的な低温部を作り出して、積極的に結露させ、結露した水分を吸水部材７３に吸着保持する。これにより、制御基板５６の制御回路形成部位や高電圧配線５７への水分の付着を防止できる。
【００９０】
その一方、始動後にＰＣＵ（インバータ）各部の温度が上昇して、結露の発生しにくい条件になると（ＰＣＵ各部が露点温度を超えたタイミングで）、一定期間、熱電素子７１に逆方向に通電して、吸水部材７３側の面を高温側にする。これにより、吸水部材７３から水分を蒸散させることにより、吸水部材７３の機能を回復させる。
【００９１】
但し、制御基板５６上に熱電素子７１及び吸水部材７３を設ける場合は、制御基板５６自体がインバータ用ＩＰＭ３９、４０から熱を受けて高温になるので、高温モードでの通電を省略し、自然に蒸散させて、吸水部材７３の機能を回復させるようにしてもよい。
【００９２】
水分の蒸散時にはケース内の湿度が上昇するが、ケース内の温度上昇による内圧の上昇で、一部が呼吸穴５８から排出されるので、湿度の上昇は抑制される。
【００９３】
また、運転停止時に、熱電素子７１に通電して、吸水部材７３側の面を低温側にし、これにより、局部的な低温部を作り出して、積極的に結露させ、結露した水分を吸水部材７３に吸着保持しておくようにしてもよい。
【００９４】
特に本実施形態によれば、ケース内に収納される電気機器が、少なくとも、パワースイッチング素子（３９、４０）と、このパワースイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦを制御する制御回路を形成する制御基板５６とを含むことを前提に、熱電素子７１を制御基板５６上に、前記一方の面（吸水部材７３側の面）をケース内に向けて配置する構成としたため、制御回路５６の制御回路形成部位の近くではあるが、その付近の水分を確実に回収できるので、制御回路への結露を確実に防止することができる。すなわち、制御基板５６付近の水分を積極的に取込むことができ、制御基板５６の回路部への結露を防止できる。また、当然に、高電圧部からは十分離れているため、高電圧部など重要保安部位への結露を確実に防止することができる。
【００９５】
また、特に本実施形態によれば、熱電素子７１を、制御基板５６上で、制御回路形成部位から離れた位置（制御回路非形成部位）に、他方の面（吸水部材７３側と反対側の面）が制御基板５６に接する状態で、実装する構成としたため、熱電素子７１への取り回し配線が不要となり、レイアウトも容易となる。
【００９６】
また、特に本実施形態によれば、制御基板５６は、運転中にインバータ用ＩＰＭ３９、４０から熱を受けるため、吸水部材７３に捕捉された水分はＣＰＵ（インバータ）内部温度の上昇により自然に蒸散されるので、必ずしも高温モードにしなくても、保持中の水滴の飛散を防止することができる。したがって、通電制御を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動車の車両駆動装置の断面図
【図２】同上の車両駆動装置の模式図
【図３】モータジェネレータへの電力供給系の概略図
【図４】同上の電力供給系の回路図
【図５】ＰＣＵケースの断面図
【図６】図５中の結露防止装置の構成図
【図７】通電制御回路による通電制御のフローチャート
【図８】熱電素子の動作のタイムチャート
【図９】他の実施形態を示すＰＣＵケースの断面図
【図１０】図９中の結露防止装置の構成図
【符号の説明】
【００９８】
ＥＮＧ エンジン
ＭＧ１ モータジェネレータ
ＭＧ２ モータジェネレータ
ＰＳＤ 動力分配機構
ＲＤ 減速機構
ＤＥＦ ディファレンシャル装置
１、３ エンジン出力軸
２ トーションダンパ
４ 回転軸
５ ロータ
６ ステータ
７ 回転軸
８ ロータ
９ ステータ
１０ サンギア
１１ リングギア
１２ ピニオンギア
１３ プラネタリーキャリア
１４ サンギア
１５ リングギア
１６ ピニオンギア
１７ プラネタリーキャリア
１８ リングギアケース
１９ カウンタードライブギア
２０ カウンタードリブンギア
２１ 中間軸
２２ ファイナルドライブギア
２３ ファイナルドリブンギア
３０ バッテリ
３１ パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）
３２ 昇圧コンバータ
３３ ＭＧ１用インバータ
３４ ＭＧ２用インバータ
３５ コンデンサ
３６ リアクトル
３７ 昇圧用ＩＰＭ（Intelligent Power Module）
３８ コンデンサ
３９、４０ インバータ用ＩＰＭ（Intelligent Power Module）
５０ ＰＣＵの収納ケース
５１ 上ケース
５２ 上蓋
５３ 下ケース
５４ サービスカバー
５５ 取付座
５６ 制御基板
５７ 高電圧配線
５８ 呼吸穴
５９ 防水透湿性部材
６０ エアコン用ＤＣ／ＤＣコンバータ
６１ エアコン用インバータ
６２ 冷却フィン
６３ 凹部
６４ 冷却水通路
７１ 熱電素子
７２ 金属プレート
７３ 吸水部材（吸水シート）
７４ 樹脂プレート
７５ 通電制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器の収納ケース内での結露を防止する装置、特に結露による重要保安部位への水分の付着を防止する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、電気機器収納ケースの除湿に関するもので、湿度センサによりケース内の湿度の上昇を検知すると、ケース内の空気をケース外に設けた吸着剤に循環させて、吸着剤に水分を吸着させることにより除湿し、吸着剤が飽和すると、再生用ヒータにより吸着剤を加熱して、水分を脱離させ、循環経路外へ排出するようにしている。
【特許文献１】特開昭５７−０９６５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
車両用電気機器、例えばハイブリッド自動車においてバッテリとモータジェネレータとの間に設けられて、バッテリからの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータに供給するパワーコントロールユニットの収納ケース内で、結露が発生した場合、具体的には、外部雰囲気（温度や湿度）の変化により、電気回路系の構成部品上で結露したり、サービスカバーなど、熱容量の小さいカバー類に結露した場合、走行中の振動などで、水滴が制御基板や高電圧配線に付着することにより、絶縁低下による動作不良の原因となる。
【０００４】
これに対し、特許文献１のような除湿技術では、ケース外に装置を設けて、循環経路を構築する必要があり、大がかりとなる故、車載等に適さない。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑み、コンパクトな構成で、電気機器の収納ケース内での結露をコントロールして、制御回路部や高電圧部など重要保安部位への水滴の付着を防止できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明では、電気機器の収納ケース内に、電気エネルギーの供給を受けて両面に温度差を発生させて一方の面を低温にすることができる熱電素子と、この熱電素子の前記一方の面にて結露した水分を吸収する吸水部材とを設ける構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱電素子は、電気エネルギーを与えることで、その一方の面を低温側にし、他方の面を高温側にすることができる。従って、収納ケース内の空気中の水分を低温側の面で積極的に結露させ、結露した水分を吸水部材に吸収させて保持することにより、重要保安部位への水分の付着を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動車の車両駆動装置の断面図、図２はその模式図である。主に図２で説明する。
【００１０】
この車両駆動装置は、同一軸線上に、エンジンＥＮＧと、電動機と発電機とを兼ね、主に発電機として動作するモータジェネレータＭＧ１と、主に電動機として動作するモータジェネレータＭＧ２とを備えている。
【００１１】
エンジンＥＮＧは、内燃機関であり、その出力軸１はトーションダンパ２を経て出力軸３となり、モータジェネレータＭＧ１の中空の回転軸４内を通って、延在している。
【００１２】
モータジェネレータＭＧ１は、回転軸４に取付けられ複数の永久磁石が埋め込まれた内側のロータ５と、三相コイルを巻回してなる外側のステータ６とからなり、電動機と発電機とを兼ねるが、主として発電機として動作する（ロータ５の回転によりステータ６側のコイルに電流を発生させる）。
【００１３】
モータジェネレータＭＧ２は、回転軸７に取付けられ複数の永久磁石が埋め込まれた内側のロータ８と、三相コイルを巻回してなる外側のステータ９とからなり、電動機と発電機とを兼ねるが、主として電動機として動作する（ステータ９側のコイルに供給する電流による磁界でロータ８を回転させる）。
【００１４】
また、モータジェネレータＭＧ１とＭＧ２との間に、動力分配機構ＰＳＤと、減速機構ＲＤとを備えている。
【００１５】
動力分配機構ＰＳＤは、内側のサンギア１０と、外側のリングギア１１と、これらの中間のピニオンギア１２と、ピニオンギア１２を支持するプラネタリーキャリア１３とから構成される遊星歯車機構であり、サンギア１０の軸、リングギア１１の軸、キャリア１３の軸が動力の入出力軸となり、これら３軸のうち、いずれか２軸へ入出力される動力が決定されると、これらに基づいて残りの１軸に入出力される動力が決定される。
【００１６】
そして、エンジンＥＮＧの出力軸１（３）が動力分配機構ＰＳＤのキャリア１３に接続され、モータジェネレータＭＧ１の回転軸４が動力分配機構ＰＳＤのサンギア１０に接続されている。また、モータジェネレータＭＧ２の回転軸７が減速機構ＲＤを介して動力分配機構ＰＳＤのリングギア１１に接続されている。そして、このリングギア１１から動力が取出される。
【００１７】
減速機構ＲＤは、内側のサンギア１４と、外側のリングギア１５と、これらの中間のピニオンギア１６と、ピニオンギア１６を支持するプラネタリーキャリア１７とから構成される遊星歯車機構であり、キャリア１７は固定されている。従って、サンギア１４の回転を減速してリングギア１５へ伝達するものである。
【００１８】
そして、モータジェネレータＭＧ２の回転軸７が減速機構ＲＤのサンギア１４に接続されている。その一方、減速機構ＲＤのリングギア１５と動力分配機構ＰＳＤのリングギア１１は、同一のリングギアケース１８の内周に形成されていて、一体に回転するようになっている。
【００１９】
そして、動力分配機構ＰＳＤ（及び減速機構ＲＤ）のリングギアケース１８の外周に動力取出し用のカウンタードライブギア１９が設けられ、このカウンタードライブギア１９によりカウンタードリブンギア２０を介して、中間軸２１を駆動する。
【００２０】
中間軸２１にはファイナルドライブギア２２が設けられ、このファイナルドライブギア２２によりファイナルドリブンギア２３を介して、駆動輪の車軸に設けられたデファレンシャル装置ＤＥＦを駆動する。
【００２１】
次にモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２への電力供給系について図３及び図４により説明する。図３は概略図、図４は回路図である。
【００２２】
電力供給系は、ニッケル水素又はリチウムイオン等の二次電池からなるバッテリ３０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ」という）３１とから構成される。ＰＣＵ３１は、バッテリ３０から供給される直流電圧を昇圧する昇圧コンバータ３２と、昇圧コンバータ３２からの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に供給するインバータ３３、３４とから構成される。
【００２３】
尚、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２が発電機として動作するときは、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２からの交流電圧がインバータ３３、３４にて直流電圧に変換され、昇圧コンバータ３２にて逆に降圧された後、バッテリ３０に充電される。
【００２４】
昇圧コンバータ３２は、図４に示すように、コンデンサ３５と、リアクトル３６と、昇圧用ＩＰＭ（Intelligent Power Module）３７とを含んで構成される。また、昇圧用ＩＰＭ３７は、パワースイッチング素子として用いた絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）Ｑ１、Ｑ２と、ダイオードＤ１、Ｄ２とを含んで構成される。
【００２５】
コンデンサ３５は、バッテリ３０の電源ラインと接地ラインとの間に接続され、バッテリ３０から供給される直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をリアクトル３６へ供給（あるいは逆にリアクトル３６からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をバッテリ３０に充電）する。
【００２６】
リアクトル３６は、その一端がコンデンサ３５の電源ラインに接続され、他端がＩＧＢＴ・Ｑ１とＩＧＢＴ・Ｑ２との中間点（ＩＧＢＴ・Ｑ１のエミッタとＩＧＢＴ・Ｑ２のコレクタとの間）に接続される。
【００２７】
ＩＧＢＴ・Ｑ１とＩＧＢＴ・Ｑ２は直列に接続されて、ＩＧＢＴ・Ｑ１のコレクタが後段のインバータ３３、３４（コンデンサ３８）の電源ラインに接続され、ＩＧＢＴ・Ｑ２のエミッタが接地ラインに接続される。
【００２８】
また、各ＩＧＢＴ・Ｑ１、Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１、Ｄ２が接続される。
【００２９】
ここで、接地側のＩＧＢＴ・Ｑ２がＯＮとなるとバッテリ３０（コンデンサ３５）の電圧がリアクトル３６に充電され、その結果、リアクトル３６内の電圧が上昇する。リアクトル３６内の電圧が上昇すると接地側のＩＧＢＴ・Ｑ２をＯＦＦとし、このときＩＧＢＴ・Ｑ２に逆起電力が発生する。すると、発生した逆起電力に引き起こされ、リアクトル３６に充電されている電力が電源側のダイオードＤ１を経てインバータ３３、３４側（コンデンサ３８側）に流れる。これにより、接地側のＩＧＢＴ・Ｑ２がＯＮされた期間に応じて、バッテリ３０（コンデンサ３５）から供給される直流電圧を昇圧し、インバータ３３、３４（コンデンサ３８）へ供給する。
【００３０】
インバータ３３は、図４に示すように、コンデンサ３８と、インバータ用ＩＰＭ３９とを含んで構成される。また、インバータ用ＩＰＭ３９は、パワースイッチング素子として用いた絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）Ｑ３〜Ｑ８と、ダイオードＤ３〜Ｄ８とを含んで構成される。
【００３１】
コンデンサ３８は、昇圧コンバータ３２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電流をインバータ用ＩＰＭ３９へ供給（あるいは逆にインバータ用ＩＰＭ３９からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ３２へ供給）する。
【００３２】
インバータ用ＩＰＭ３９は、コンデンサ３８からの直流電圧をＰＷＭ制御（擬似的に正弦波を得るために一定周期でパルス幅を変調した電圧を発生させる制御）により交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１に供給（あるいは逆にモータジェネレータＭＧ１からの交流電圧を直流電圧に変換してコンデンサ３８に供給）するもので、コンデンサ３８の電源ラインと接地ラインとの間に、並列に、Ｕ相アームと、Ｖ相アームと、Ｗ相アームとを備える。
【００３３】
Ｕ相アームは、コンデンサ３８の電源ラインと接地ラインとの間に直列に、２つのＩＧＢＴ・Ｑ３、Ｑ４を備え、各ＩＧＢＴ・Ｑ３、Ｑ４にダイオードＤ３、Ｄ４がそれぞれ逆並列に接続される。
【００３４】
Ｖ相アームも、コンデンサ３８の電源ラインと接地ラインとの間に直列に、２つのＩＧＢＴ・Ｑ５、Ｑ６を備え、各ＩＧＢＴ・Ｑ５、Ｑ６にダイオードＤ５、Ｄ６がそれぞれ逆並列に接続される。
【００３５】
Ｗ相アームも、コンデンサ３９の電源ラインと接地ラインとの間に直列に、２つのＩＧＢＴ・Ｑ７、Ｑ８を備え、各ＩＧＢＴ・Ｑ７、Ｑ８にダイオードＤ７、Ｄ８がそれぞれ逆並列に接続される。
【００３６】
Ｕ、Ｖ、Ｗ各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ１の各一端においてスター結線されたＵ、Ｖ、Ｗ各相コイルの他端に接続される。すなわち、ＩＧＢＴ・Ｑ３、Ｑ４の中間点がＵ相コイルに接続され、ＩＧＢＴ・Ｑ５、Ｑ６の中間点がＶ相コイルに接続され、ＩＧＢＴ・Ｑ７、Ｑ８の中間点がＷ相コイルに接続される。
【００３７】
従って、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相への正弦波電圧に合わせて、各相アームの電源側のＩＧＢＴのＯＮ期間と接地側のＩＧＢＴのＯＮ期間との比率を制御することにより、擬似的な交流電圧を得て、モータジェネレータＭＧ１を駆動することができる。
【００３８】
ここで、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値に応じたトルクを発生するように駆動される。また、車両の回生制動時は、モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電圧をＰＷＭ制御により直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ３８を介して昇圧コンバータ３２へ供給して降圧させ、コンデンサ３５を介してバッテリ３０に充電する。
【００３９】
インバータ３４は、図４に示すように、インバータ３３と共用のコンデンサ３８と、インバータ用ＩＰＭ４０とを含んで構成される。また、インバータ用ＩＰＭ４０は、インバータ用ＩＰＭ３９と同様に、パワースイッチング素子として用いた６個の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）と、各ＩＧＢＴに逆並列に接続されるダイオードとを含んで構成される。
【００４０】
従って、ＭＧ２用インバータ３４は、ＭＧ１用インバータ３３と同様にして、モータジェネレータＭＧ２を駆動することができる。
【００４１】
次にＰＣＵ３１のケースについて説明する。
【００４２】
ＰＣＵ３１は、既に述べたように、昇圧コンバータ３２と、インバータ３３、３４とを備え、より詳しくは、コンデンサ３５、リアクトル３６、昇圧用ＩＰＭ３７、コンデンサ３８、インバータ用ＩＰＭ３９、４０を備える。ここで、昇圧コンバータ３２のコンデンサ３５とインバータ３３、３４のコンデンサ３８はユニットとして扱う。
【００４３】
従って、ＰＣＵ３１のケース内には、リアクトル３６、昇圧用ＩＰＭ３７、インバータ用ＩＰＭ３９、４０、コンデンサユニット３５、３８、その他、が収納される。
【００４４】
図５にＰＣＵの収納ケース５０の断面図を示す。ここでは、収納部品として、インバータ用ＩＰＭ３９、４０とコンデンサユニット３５、３８のみを示している。
【００４５】
ＰＣＵの収納ケース５０は、上面開放の上ケース５１と、上ケース５１の開放部を覆う上蓋５２と、下面開放の下ケース５３と、下ケース５３の開放部を覆う下蓋（図示せず）とから構成されている。また、上蓋５２の一部は、着脱可能なサービスカバー５４となっている。
【００４６】
本例では、上ケース５１内の底部にインバータ用ＩＰＭ３９、４０を収納し、上蓋５２側にコンデンサユニット３５、３８を収納している。
【００４７】
また、インバータ用ＩＰＭ３９、４０のブロック上面に取付座５５を設け、この取付座５５を介して、制御基板５６を固定している。この制御基板５６は、インバータ用ＩＰＭ３９、４０中のパワースイッチング素子であるＩＧＢＴ・Ｑ３〜Ｑ８のＯＮ・ＯＦＦを制御する制御回路を形成するものである。
【００４８】
また、上ケース５１内から外部へは高電圧配線（パワーケーブル）５７が引出される。
【００４９】
また、上ケース５１の側壁に呼吸穴５８を設け、ここにゴアテックス（商標名）などの防水透湿性部材５９を装着している。
【００５０】
また、下ケース５３内には、エアコン用ＤＣ／ＤＣコンバータ６０と、エアコン用インバータ６１とを収納している。
【００５１】
また、上ケース５１と下ケース５３とは、上ケース５１の下面フランジ部と下ケース５３の上面フランジ部とで接合されるが、上ケース５１の下面には多数の冷却フィン６２が突出形成され、下ケース５３の上面には前記冷却フィン６２を受け入れる凹部６３が形成されている。そして、この凹部６３と冷却フィン６２との間に冷却水を流通させるための冷却水通路６４が形成されている。
【００５２】
ところで、ＰＣＵ（昇圧コンバータ及びインバータ）の収納ケース５０内で、結露が発生した場合、具体的には、外部雰囲気（温度や湿度）の変化により、電気回路系の構成部品上で結露したり、サービスカバーなど、熱容量の小さいカバー類に結露した場合、走行中の振動などで、水滴が制御基板や高電圧配線に付着することにより、絶縁低下による動作不良の原因となる。
【００５３】
尚、ＰＣＵの収納ケース５０は基本的には密閉構造であるが、呼吸穴５８により湿度の出入りがある。従って、外部雰囲気（温度、湿度）が変化した場合、ケース内部の構成部品の温度差により結露部位が発生する場合がある。
【００５４】
そこで、本実施形態では、ＰＣＵの収納ケース５０内で結露を生じた場合でも、制御回路部や高電圧部など重要保安部位への水滴の付着を防止できるようにする。
【００５５】
このため、収納ケース５０内に、電気エネルギーの供給を受けて両面に温度差を発生させて一方の面を低温にすることができる熱電素子７１と、この熱電素子７１の前記一方の面にこれを覆うように取付けられる吸水部材７３とを設ける。
【００５６】
具体的には、図５に示すように、ケース５０（上ケース５１）の内壁部に、熱電素子７１と吸水部材７３とを配置する。また、この部位の詳細構造を図６に示している。
【００５７】
熱電素子７１は、電気エネルギーを与えることにより（通電により）、その両面に温度差を発生させることができ（ペルチェ効果）、また、通電方向により、低温側の面と高温側の面を入れ替えることができる。
【００５８】
そして、この熱電素子７１の一方の面に、高熱伝導率の板状部材として、熱伝導率が大きい金属プレート７２を接合し、この金属プレート７２に吸水部材（吸水シート）７３を貼り付けている。尚、金属プレート７２は熱電素子７１より大きくしている。吸水部材７３としては、ポリスチレン発泡体等からなる吸水シートを用いることができる。
【００５９】
また、熱電素子７１の他方の面に、低熱伝導率の板状部材として、ケース５０（アルミ製）より熱伝導率が小さい樹脂プレート７４を接合し、この樹脂プレート７４をケース５０（上ケース５１）の内壁に貼り付けている。
【００６０】
そして、ケース５０の内部もしくは外部に熱電素子７１への通電を制御する通電制御回路７５を設けている。
【００６１】
通電制御回路７５は、熱電素子７１に通電することにより熱電素子７１の一方の面を低温側にし、他方の面を高温側にすることができ、また、通電方向を切換えることにより、前記一方の面を高温側にし、前記他方の面を低温側にすること（すなわち低温側と高温側とを入れ替えること）ができる。
【００６２】
図７は、通電制御回路７５による熱電素子７１への通電制御のフローチャートである。
【００６３】
Ｓ１では、結露しやすい条件である低温始動時（運転開始時）か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ２へ進む。
【００６４】
Ｓ２では、熱電素子７１への通電を開始し、熱電素子７１の吸水部材７３側の面を低温側とする低温モードになるように、熱電素子７１への通電を制御する。
【００６５】
次に、Ｓ３では、結露しにくい条件である暖機後か否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ４へ進む。
【００６６】
Ｓ４では、熱電素子７１の吸水部材７３側の面を高温側とする高温モードになるように、熱電素子７１への通電を制御する。言い換えれば、通電方向をＳ２での通電方向と反対方向にする。
【００６７】
次に、Ｓ５では、高温モードで所定時間経過したか否かを判定し、ＹＥＳの場合に、Ｓ６へ進み、熱電素子７１への通電を終了する（ＯＦＦ）。
【００６８】
次に作用を説明する。
【００６９】
図８に示すように、ケース内に結露が発生しやすい条件である低温始動時に、熱電素子７１に通電して、吸水部材７３側の面を低温側にする。これにより、局部的な低温部を作り出して、金属プレート７２上で積極的に結露させ、結露した水分を金属プレート７２を覆うように装着されている吸水部材７３に吸着保持する。これにより、制御基板５６や高電圧配線５７への水分の付着を防止できる。
【００７０】
その一方、始動後にＰＣＵ（インバータ）各部の温度が上昇して、結露の発生しにくい条件になると（ＰＣＵ各部が露点温度を超えたタイミングで）、一定期間、熱電素子７１に逆方向に通電して、吸水部材７３側の面を高温側にする。これにより、吸水部材７３から水分を蒸散させることにより、吸水部材７３の機能を回復させる。尚、このときは、ケース内の湿度が上昇するが、ケース内の温度上昇による内圧の上昇で、一部が呼吸穴５８から排出されるので、湿度の上昇は抑制される。
【００７１】
また、図７のフローチャート及び図８のタイムチャートでは省略したが、運転停止時に、熱電素子７１に通電して、吸水部材７３側の面を低温側にし、これにより、局部的な低温部を作り出して、積極的に結露させ、結露した水分を吸水部材７３に吸着保持しておくようにしてもよい。
【００７２】
以上のように、熱電素子７１と吸水部材７３とを用いて、予めＰＣＵ（インバータ及び昇圧コンバータ）の収納ケース５０内の水分を捕捉することで、運転開始直後や運転停止直後の外部雰囲気との温度差で生じる結露の発生を防止することができる。結露を防止することで制御基板や高電圧系の水分付着による動作不良を防止できる。従って、ＰＣＵ（インバータ及び昇圧コンバータ）の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００７３】
また、吸水部材７３に捕捉された水分はＰＣＵ（インバータ）各部温度が上昇した段階で能動的に蒸散できるため、走行時の振動などにより水分が重要保安部位に飛散することを防止できる。
【００７４】
本実施形態によれば、電気機器の収納ケース５０（５１）内に、電気エネルギーの供給を受けて両面に温度差を発生させて一方の面を低温にすることができる熱電素子７１と、この熱電素子７１の前記一方の面にて結露した水分を吸収する吸水部材７３と、を設けることにより、収納ケース５０（５１）内の空気中の水分を熱電素子７１の前記一方の面（低温側の面）で積極的に結露させ、結露させた水分を吸水部材７３に吸収して保持し、重要保安部位への付着を確実に防止することができる。
【００７５】
また、本実施形態によれば、吸水部材７３は、熱電素子７１の前記一方の面にこれを覆うように取付けられることにより、結露させた水分を逃がすことなく確実に吸収して保持することができる。
【００７６】
また、本実施形態によれば、吸水部材７３は、熱電素子７１の一方の面に、高熱伝導率の部材（金属プレート７３）を介して、接する構成とすることにより、この部材にて結露させることができるので、熱電素子７１の保護、結露面（吸水面）の拡大、吸水部材７３の貼り付けの容易化等の効果が得られる。
【００７７】
また、本実施形態によれば、低温始動時等の結露が発生しやすい条件にて、熱電素子７１の前記一方の面（吸水部材７３側の面）を低温側にするように熱電素子７１に通電する通電制御回路７５を備えることにより、必要なときに限って熱電素子７１を作動させて、結露を防止することができる。
【００７８】
また、本実施形態によれば、通電制御回路７５は、通電方向により、熱電素子７１の前記一方の面（吸水部材７３側の面）を低温側にするか高温側にするかを切換え可能であり、低温始動時等の結露が発生しやすい条件にて熱電素子７１の前記一方の面（吸水部材７３側の面）を低温側にし、暖機後等の結露が発生しにくい条件にて熱電素子７１の前記一方の面（吸水部材７３側の面）を高温側にするように制御することにより、結露の発生しやすい条件にて吸水部材７３に吸収した水分を、結露の発生しにくい条件にて蒸散させて、吸水部材７３の機能を回復し、結露の発生しやすい条件に備えることができる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、熱電素子７１は、前記ケース５０（５１）の内壁に、前記一方の面（吸水部材７３側の面）をケース内に向けて配置されることにより、重要保安部位である制御基板５６や高電圧配線５７から離れた位置でケース内の水分の回収を行うことができる。
【００８０】
また、本実施形態によれば、熱電素子７１の他方の面（吸水部材７３側と反対側の面）は、低熱伝導率の部材（樹脂プレート７４）を介して、前記ケース５０（５１）の内壁に接する構成とすることにより、前記ケース５０（５１）の温度に影響されることなく、熱電素子７１を作動させることができ、また、熱電素子７１の他方の面が低温側に制御された場合でも、その面が露出しないようにしているので、他方の面への結露を防止できる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、収納ケース５０は、防水透湿性（５９）を有する呼吸穴（５８）を備えているので、ケース内外の温度差によるケースの膨張・収縮を生じることがなく、温度変化に対し強固な構造をとる必要がなくなる。この反面、湿度変化による結露が問題となるが、これを本結露防止装置により解消できる。
【００８２】
次に本発明の他の実施形態を図９及び図１０により説明する。
【００８３】
図９はＰＣＵの収納ケース５０の断面図である。
【００８４】
本実施形態では、制御基板５６上に、熱電素子７１と吸水部材７３とを配置する。また、この部位の詳細構造を図１０に示している。
【００８５】
熱電素子７１の一方の面（上面）に熱伝導率が大きい金属プレート７２を接合し、この金属プレート７２に吸水部材（吸水シート）７３を貼り付けている。
【００８６】
そして、熱電素子７１の他方の面（下面）を制御基板５６の上に直接貼り付けている。
【００８７】
ここで、制御基板５６は、インバータ用ＩＰＭ３９、４０中のパワースイッチング素子（ＩＧＢＴ）のＯＮ・ＯＦＦを制御する制御回路を形成するものであり、熱電素子７１は、制御基板５６上で、制御回路形成部位から離れた位置（制御回路非形成部位）に配置して実装する。
【００８８】
従って、熱電素子７１への通電を制御する通電制御回路７５は、制御基板５６内に形成される。通電制御回路７５による通電制御は前述の実施形態での制御（図７、図８）と同じでよい。
【００８９】
従って、ケース内に結露が発生しやすい条件である低温始動時に、熱電素子７１に通電して、吸水部材７３側の面を低温側にする。これにより、局部的な低温部を作り出して、積極的に結露させ、結露した水分を吸水部材７３に吸着保持する。これにより、制御基板５６の制御回路形成部位や高電圧配線５７への水分の付着を防止できる。
【００９０】
その一方、始動後にＰＣＵ（インバータ）各部の温度が上昇して、結露の発生しにくい条件になると（ＰＣＵ各部が露点温度を超えたタイミングで）、一定期間、熱電素子７１に逆方向に通電して、吸水部材７３側の面を高温側にする。これにより、吸水部材７３から水分を蒸散させることにより、吸水部材７３の機能を回復させる。
【００９１】
但し、制御基板５６上に熱電素子７１及び吸水部材７３を設ける場合は、制御基板５６自体がインバータ用ＩＰＭ３９、４０から熱を受けて高温になるので、高温モードでの通電を省略し、自然に蒸散させて、吸水部材７３の機能を回復させるようにしてもよい。
【００９２】
水分の蒸散時にはケース内の湿度が上昇するが、ケース内の温度上昇による内圧の上昇で、一部が呼吸穴５８から排出されるので、湿度の上昇は抑制される。
【００９３】
また、運転停止時に、熱電素子７１に通電して、吸水部材７３側の面を低温側にし、これにより、局部的な低温部を作り出して、積極的に結露させ、結露した水分を吸水部材７３に吸着保持しておくようにしてもよい。
【００９４】
特に本実施形態によれば、ケース内に収納される電気機器が、少なくとも、パワースイッチング素子（３９、４０）と、このパワースイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦを制御する制御回路を形成する制御基板５６とを含むことを前提に、熱電素子７１を制御基板５６上に、前記一方の面（吸水部材７３側の面）をケース内に向けて配置する構成としたため、制御回路５６の制御回路形成部位の近くではあるが、その付近の水分を確実に回収できるので、制御回路への結露を確実に防止することができる。すなわち、制御基板５６付近の水分を積極的に取込むことができ、制御基板５６の回路部への結露を防止できる。また、当然に、高電圧部からは十分離れているため、高電圧部など重要保安部位への結露を確実に防止することができる。
【００９５】
また、特に本実施形態によれば、熱電素子７１を、制御基板５６上で、制御回路形成部位から離れた位置（制御回路非形成部位）に、他方の面（吸水部材７３側と反対側の面）が制御基板５６に接する状態で、実装する構成としたため、熱電素子７１への取り回し配線が不要となり、レイアウトも容易となる。
【００９６】
また、特に本実施形態によれば、制御基板５６は、運転中にインバータ用ＩＰＭ３９、４０から熱を受けるため、吸水部材７３に捕捉された水分はＣＰＵ（インバータ）内部温度の上昇により自然に蒸散されるので、必ずしも高温モードにしなくても、保持中の水滴の飛散を防止することができる。したがって、通電制御を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動車の車両駆動装置の断面図
【図２】同上の車両駆動装置の模式図
【図３】モータジェネレータへの電力供給系の概略図
【図４】同上の電力供給系の回路図
【図５】ＰＣＵケースの断面図
【図６】図５中の結露防止装置の構成図
【図７】通電制御回路による通電制御のフローチャート
【図８】熱電素子の動作のタイムチャート
【図９】他の実施形態を示すＰＣＵケースの断面図
【図１０】図９中の結露防止装置の構成図
【符号の説明】
【００９８】
ＥＮＧ エンジン
ＭＧ１ モータジェネレータ
ＭＧ２ モータジェネレータ
ＰＳＤ 動力分配機構
ＲＤ 減速機構
ＤＥＦ ディファレンシャル装置
１、３ エンジン出力軸
２ トーションダンパ
４ 回転軸
５ ロータ
６ ステータ
７ 回転軸
８ ロータ
９ ステータ
１０ サンギア
１１ リングギア
１２ ピニオンギア
１３ プラネタリーキャリア
１４ サンギア
１５ リングギア
１６ ピニオンギア
１７ プラネタリーキャリア
１８ リングギアケース
１９ カウンタードライブギア
２０ カウンタードリブンギア
２１ 中間軸
２２ ファイナルドライブギア
２３ ファイナルドリブンギア
３０ バッテリ
３１ パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）
３２ 昇圧コンバータ
３３ ＭＧ１用インバータ
３４ ＭＧ２用インバータ
３５ コンデンサ
３６ リアクトル
３７ 昇圧用ＩＰＭ（Intelligent Power Module）
３８ コンデンサ
３９、４０ インバータ用ＩＰＭ（Intelligent Power Module）
５０ ＰＣＵの収納ケース
５１ 上ケース
５２ 上蓋
５３ 下ケース
５４ サービスカバー
５５ 取付座
５６ 制御基板
５７ 高電圧配線
５８ 呼吸穴
５９ 防水透湿性部材
６０ エアコン用ＤＣ／ＤＣコンバータ
６１ エアコン用インバータ
６２ 冷却フィン
６３ 凹部
６４ 冷却水通路
７１ 熱電素子
７２ 金属プレート
７３ 吸水部材（吸水シート）
７４ 樹脂プレート
７５ 通電制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器の収納ケース内に、電気エネルギーの供給を受けて両面に温度差を発生させて一方の面を低温にすることができる熱電素子と、この熱電素子の前記一方の面にて結露した水分を吸収する吸水部材と、を備えることを特徴とする電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項２】
前記吸水部材は、前記熱電素子の前記一方の面にこれを覆うように取付けられる請求項１記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項３】
前記吸水部材は、前記熱電素子の前記一方の面に、高熱伝導率の部材を介して、接している請求項２記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項４】
結露が発生しやすい条件にて前記熱電素子の前記一方の面を低温側にするように前記熱電素子に通電する通電制御回路を備える請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項５】
前記通電制御回路は、通電方向により、前記熱電素子の前記一方の面を低温側にするか高温側にするかを切換え可能であり、結露が発生しやすい条件にて前記熱電素子の前記一方の面を低温側にし、結露が発生しにくい条件にて前記熱電素子の前記一方の面を高温側にするように制御する請求項４記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項６】
前記熱電素子は、前記ケースの内壁に、前記一方の面をケース内に向けて配置される請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項７】
前記熱電素子の他方の面は、低熱伝導率の部材を介して、前記ケースの内壁に接している請求項６記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項８】
前記ケース内に収納される電気機器は、少なくとも、パワースイッチング素子と、このパワースイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦを制御する制御回路を形成する制御基板とを含み、前記熱電素子は、前記制御基板上に、前記一方の面をケース内に向けて配置される請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項９】
前記熱電素子は、前記制御基板上で、制御回路形成部位から離れた位置に、他方の面がが、前記制御基板に接する状態で、実装される請求項８記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項１０】
前記収納ケースは、防水透湿性を有する呼吸穴を備える請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の電機機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項１１】
前記電気機器は、バッテリとモータジェネレータとの間に設けられて、バッテリからの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータに供給するパワーコントロールユニットである請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項１２】
前記パワーコントロールユニットは、バッテリからの直流電圧を昇圧する昇圧コンバータと、該昇圧コンバータからの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータに供給するインバータとを含んでいる請求項１１記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項１３】
電機機器の収納ケース内で熱電素子に電気エネルギーを供給して熱電素子の両面に温度差を発生させることにより、低温側の面に収納ケース内の空気中の水分を結露させ、この低温側の面に近接させて配置した吸水部材により、結露した水分を吸収することを特徴とする電気機器収納ケースの結露防止方法。
【請求項１】
電気機器の収納ケース内に、電気エネルギーの供給を受けて両面に温度差を発生させて一方の面を低温にすることができる熱電素子と、この熱電素子の前記一方の面にて結露した水分を吸収する吸水部材と、を備えることを特徴とする電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項２】
前記吸水部材は、前記熱電素子の前記一方の面にこれを覆うように取付けられる請求項１記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項３】
前記吸水部材は、前記熱電素子の前記一方の面に、高熱伝導率の部材を介して、接している請求項２記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項４】
結露が発生しやすい条件にて前記熱電素子の前記一方の面を低温側にするように前記熱電素子に通電する通電制御回路を備える請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項５】
前記通電制御回路は、通電方向により、前記熱電素子の前記一方の面を低温側にするか高温側にするかを切換え可能であり、結露が発生しやすい条件にて前記熱電素子の前記一方の面を低温側にし、結露が発生しにくい条件にて前記熱電素子の前記一方の面を高温側にするように制御する請求項４記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項６】
前記熱電素子は、前記ケースの内壁に、前記一方の面をケース内に向けて配置される請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項７】
前記熱電素子の他方の面は、低熱伝導率の部材を介して、前記ケースの内壁に接している請求項６記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項８】
前記ケース内に収納される電気機器は、少なくとも、パワースイッチング素子と、このパワースイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦを制御する制御回路を形成する制御基板とを含み、前記熱電素子は、前記制御基板上に、前記一方の面をケース内に向けて配置される請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項９】
前記熱電素子は、前記制御基板上で、制御回路形成部位から離れた位置に、他方の面がが、前記制御基板に接する状態で、実装される請求項８記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項１０】
前記収納ケースは、防水透湿性を有する呼吸穴を備える請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の電機機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項１１】
前記電気機器は、バッテリとモータジェネレータとの間に設けられて、バッテリからの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータに供給するパワーコントロールユニットである請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項１２】
前記パワーコントロールユニットは、バッテリからの直流電圧を昇圧する昇圧コンバータと、該昇圧コンバータからの直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータに供給するインバータとを含んでいる請求項１１記載の電気機器収納ケースの結露防止装置。
【請求項１３】
電機機器の収納ケース内で熱電素子に電気エネルギーを供給して熱電素子の両面に温度差を発生させることにより、低温側の面に収納ケース内の空気中の水分を結露させ、この低温側の面に近接させて配置した吸水部材により、結露した水分を吸収することを特徴とする電気機器収納ケースの結露防止方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２６７１３１（Ｐ２００９−２６７１３１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１５７２９（Ｐ２００８−１１５７２９）
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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